JP6616179B2 - 電子キーシステム - Google Patents

Description

本発明は、電子キーにより無線によってＩＤ照合を行う電子キーシステムに関する。

従来、車両を第三者等に貸与するとき、車両に使用制限をかけることが可能な電子キー（バレーキー）を貸し出して、車両のセキュリティを確保する電子キーシステムが周知である（特許文献１等参照）。この技術の開示があるように、車両を第三者に貸与するにしても、車両の使用に制限をかければ、車両盗難防止等に効果が高くなる。車両の使用制限としては、例えばエンジン始動回数、車両使用許可時間、車両使用許可距離、グローブボックスの解錠などがある。

特開２０１４−３４０５８６号公報

ところで、電子キーを貸与された第三者が、車両や電子キーのメモリ等の情報を不正に解読して、車両及び電子キーの間で無線により行われるＩＤ照合に関するデータ（例えばＩＤ照合の照合結果等）を取得しようとする可能性も否めない。この場合、不正取得したデータを基に、後日、車両に不正アクセスすることも想定され、これが車両盗難に繋がる可能性があった。

本発明の目的は、不正使用に対するセキュリティ性を確保することができる電子キーシステムを提供することにある。

前記問題点を解決する電子キーシステムは、通信マスタと電子キーとの間で無線によるＩＤ照合を行い、当該ＩＤ照合の照合結果を通信マスタに書き込んで保持しつつ、該ＩＤ照合が成立すれば、前記通信マスタが設けられたキー操作対象の作動が許可又は実行される構成において、前記通信マスタのメモリに書き込まれる前記照合結果を、使用する電子キーに応じた書き込み内容にする情報書込部を備えた。

本構成によれば、ＩＤ照合の照合結果を通信マスタのメモリに書き込むにあたり、ＩＤ照合時に使用したそれぞれの電子キーに応じた書き込み内容がメモリに書き込まれる。これにより、電子キーとして例えばサブキーを第三者に貸与したとき、照合結果を不正に読み取られたとしても、正規ユーザが電子キーとしてマスターキーを使用する状況下においては、読み取った照合結果を適用することができない処理をとることが可能となる。よって、不正使用に対するセキュリティ性を確保することが可能となる。

前記電子キーシステムにおいて、前記電子キーには、当該電子キー及び通信マスタとの間のＩＤ照合の成立下において前記キー操作対象の操作が全て許可された第１電子キーと、前記電子キー及び通信マスタとの間のＩＤ照合が成立していても前記キー操作対象の操作が制限された第２電子キーとがあり、前記情報書込部は、前記第１電子キー及び第２電子キーのそれぞれに応じた照合結果を前記メモリに書き込むことが好ましい。この構成によれば、第１電子キー又は第２電子キーが使用されたとき、各電子キーに応じた照合結果が書き込まれるので、第１電子キー及び第２電子キーを使い分けることにより、不正使用に対するセキュリティ性を確保することが可能となる。

前記電子キーシステムにおいて、前記通信マスタは、複数の作動モードに設定可能であり、いま設定下にある作動モードに基づく前記照合結果のみ受け付けることが好ましい。この構成によれば、適合する照合結果のみ受け付けることが可能となる。

前記電子キーシステムにおいて、前記通信マスタは、前記電子キーとしての第２電子キーが使用される状態下に入ることを認識できるトリガを入力すると、当該第２電子キーが使用可能な専用の操作制限作動モードに移行することが好ましい。この構成によれば、例えば第２電子キーを第三者に貸与するときには、通信マスタの作動モードを、第２電子キーが使用可能な専用のモードに移行しておくようにするので、通常時との切り分けが可能となる。よって、照合結果の書き込みを電子キーに応じて変えるにあたり、これを確実に行うのに有利となる。

前記電子キーシステムにおいて、前記通信マスタは、車両に設けられ、前記電子キーは、車両用のキーであり、前記ＩＤ照合が成立したときは、前記車両のエンジンの始動が許可されるとともに、そのときに使用された前記電子キーに応じた照合結果が前記メモリに書き込まれることが好ましい。この構成によれば、必要とする正しい照合結果がメモリに書き込まれていないとエンジンが始動しないので、車両盗難を防止するのに一層有利となる。

本発明によれば、不正使用に対するセキュリティ性を確保することができる。

一実施形態の電子キーシステムの構成図。 第１電子キーを使用するときの照合結果の書き込み態様を示す説明図。 第２電子キーを使用するときの照合結果の書き込み態様を示す説明図。

以下、電子キーシステムの一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、車両１は、車両用のキーである電子キー２と無線によるＩＤ照合を行う電子キーシステム３を備える。本例の電子キーシステム３は、例えば車両１からの通信を契機に狭域無線によってＩＤ照合を行うキー操作フリーシステムであることが好ましい。なお、キー操作フリーシステムのＩＤ照合を「スマート照合」といい、その通信を「スマート通信」という。

車両１は、ＩＤ照合を行う照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、車載電装品の電源を管理するボディＥＣＵ５と、エンジン７を制御するエンジンＥＣＵ６とを備える。これらＥＣＵは、車内の通信線８を通じて接続されている。照合ＥＣＵ４のメモリ９には、ＩＤ照合時の認証に使用するキー情報１０が書き込み保存されている。キー情報１０は、電子キー２が持つ固有のコードである電子キーＩＤや、ＩＤ照合の過程で行う暗号通信で使用される暗号鍵などを含むことが好ましい。車両１には、複数の電子キー２を登録可能であり、その場合、複数のキー情報１０が書き込み保存される。ボディＥＣＵ５は、車両ドアの施解錠のメカ部分であるドアロック機構１１の作動を制御する。

電子キー２が車両１に複数登録される場合、電子キー２には、電子キー２及び通信マスタ１４（本例は照合ＥＣＵ４、以下同様）との間のＩＤ照合の成立下においてキー操作対象１５（本例は車両１、以下同様）の操作が全て許可された第１電子キー２ａと、電子キー２及び通信マスタ１４の間のＩＤ照合が成立していてもキー操作対象１５の操作が制限された第２電子キー２ｂとがある。なお、第１電子キー２ａがマスターキーの位置付けであり、第２電子キー２ｂがサブキー（バレーキー）の位置付けである。

照合ＥＣＵ４には、室外に電波を送信可能な室外送信機１８と、室内に電波を送信可能な室内送信機１９と、車両１において電波受信を可能とする電波受信機２０とが接続されている。室外送信機１８及び室内送信機１９は、ＬＦ（Low Frequency）帯の電波を送信可能である。電波受信機２０は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信可能である。

電子キー２は、電子キー２の作動を制御するキー制御部２３と、電子キー２において電波受信する受信部２４と、電子キー２において電波送信する送信部２５とを備える。キー制御部２３のメモリ２６には、車両１とのＩＤ照合時に使用するキー情報２７が書き込み保存されている。このキー情報２７も電子キーＩＤ及び暗号鍵を含むことが好ましい。受信部２４は、例えばＬＦ電波を受信する。送信部２５は、例えばＵＨＦ電波を送信する。

室外送信機１８（室内送信機１９）は、定期又は不定期のタイミングにおいて、電子キー２を起動させるためのウェイク信号ＳwkをＬＦ送信する。電子キー２は、ウェイク信号Ｓwkを受信すると、これを契機に起動して車両１にアック信号Ｓackを返信し、具体的な照合通信に入る。ＩＤ照合には、電子キーＩＤを認証する電子キーＩＤ照合と、暗号鍵を用いたチャレンジレスポンス認証とが含まれることが好ましい。電子キーＩＤ照合は、電子キー２に登録されている電子キーＩＤの正否を確認する認証である。チャレンジレスポンス認証は、送信の度に値が毎回変わるチャレンジコードを各々の暗号鍵によって双方で演算し、この演算により求まる互いのレスポンスコードの一致を確認する認証である。

また、車両１に複数の電子キー２が登録されているときは、登録されている電子キー２を順に認証していく。すなわち、登録されている電子キー２について、例えばキー番号等を送信することによって順に呼び掛け（問い合わせ）をしていき、応答があった電子キー２について具体的なＩＤ照合が実行される。そして、前述の電子キーＩＤ照合やチャレンジレスポンス認証が成立すると、スマート照合が成立とされ、車両１の操作（車両ドアの施解錠操作やエンジン始動操作等）が許可又は実行される。

本例の電子キーシステム３は、ＩＤ照合（スマート照合）の照合結果３０をメモリ９に書き込む情報書込部３１を備える。情報書込部３１は、照合ＥＣＵ４に設けられている。情報書込部３１は、ＩＤ照合が完了すると、ＩＤ照合の照合結果３０をメモリ９に書き込む。すなわち、情報書込部３１は、ＩＤ照合が成立すれば、その旨の照合結果３０（照合成立結果）をメモリ９に書き込み、ＩＤ照合が不成立であれば、その旨の照合結果３０（照合不成立結果）をメモリ９に書き込む。メモリ９にＩＤ照合の照合結果３０を書き込んでおけば、実際にＩＤ照合の通信を行わなくても、照合結果３０を参照するだけでＩＤ照合の正否を判断することが可能となるので、処理のスループット向上に有利となる。照合結果３０は、例えば「０」「１」の２値を組み合わせた数ビットのデータから構築されることが好ましい。

本例の電子キーシステム３は、ＩＤ照合の照合結果３０を通信マスタ１４にメモリ９に書き込むにあたり、使用する電子キー２に応じた内容を書き込む照合結果書き替え機能を備える。本例の情報書込部３１は、メモリ９に書き込まれる照合結果３０を、使用する電子キー２に応じた書き込み内容にする。具体的には、情報書込部３１は、第１電子キー２ａ及び第２電子キー２ｂのそれぞれに応じた照合結果３０（３０ａ，３０ｂ）をメモリ９に書き込む。

次に、図２及び図３を用いて、電子キーシステム３の照合結果書き込み機能の動作を説明する。
図２に、ユーザが通常使用する位置付けの第１電子キー２ａを使用して車両１を操作する例を想定する。なお、第１電子キー２ａは、車両１の操作が全て許可されるマスターキーであることが好ましい。まず、前提として正規のユーザが車両１を使用する場合、車両１は、第１電子キー２ａが使用可能な「通常作動モード」に入っているとする。通常作動モードは、車両１の使用が制限されておらず、自由に操作することができる状態をいう。すなわち、エンジン７の始動回数や、車両１の走行距離、車両１の使用時間に限りがなく、自由に車両１を操作できる。

また、通常作動モード時、照合ＥＣＵ４は、ＩＤ照合の照合結果として第１照合結果３０ａ（例えばマスターキーの照合結果）のみ受け付ける状態をとる。すなわち、照合ＥＣＵ４は、複数の作動モード（本例は通常作動モード、操作制限作動モード）に設定可能であり、いま設定下にある作動モードに基づく照合結果３０のみ受け付ける。

ここでは、照合ＥＣＵ４のメモリ９と第１電子キー２ａのメモリ２６に、同じキー情報１０，２７が書き込み保存されているとする。すなわち、第１電子キー２ａを車両１に登録する過程で、照合ＥＣＵ４に第１キー情報１０ａが登録され、これと同じ情報群からなる第１キー情報２７ａが第１電子キー２ａに登録されている。

第１電子キー２ａが室外送信機１８又は室内送信機１９の通信エリアに入ると、照合ＥＣＵ４及び第１電子キー２ａの間でＩＤ照合（スマート照合）が開始される。ここでは、例えば第１キー情報１０ａ，２７ａの電子キーＩＤの正否を確認する電子キーＩＤ照合と、第１キー情報１０ａ，２７ａの暗号鍵を用いたチャレンジレスポンス認証が実行される。電子キーＩＤ照合及びチャンレンジレスポンス認証の両方が成立すると、スマート照合が成立とされ、車両ドアの施解錠やエンジン始動が許可又は実行される。一方、電子キーＩＤ照合及びチャレンジレスポンス認証の少なくとも一方が成立しないと、スマート照合を不成立とし、車両１の操作を不可とする。

ＩＤ照合（スマート照合）が完了すると、情報書込部３１は、車両１の「通常作動モード」下において第１電子キー２ａとの間で行われたＩＤ照合（スマート照合）の結果として、第１照合結果３０ａを照合ＥＣＵ４のメモリ９に書き込み保存する。ＩＤ照合の第１照合結果３０ａを照合ＥＣＵ４のメモリ９に書き込んでおくのは、例えばエンジン７を一度停止させて次に再始動するときに、第１照合結果３０ａを参照することにより、直ぐにエンジン７を始動できるようにするためである。

情報書込部３１は、ＩＤ照合（スマート照合）の第１照合結果３０ａを書き込むにあたり、ＩＤ照合が成立するとき、その旨を示す情報（照合成立結果）をメモリ９に書き込み、ＩＤ照合が不成立とき、その旨を示す情報（照合不成立結果）をメモリ９に書き込む。第１照合結果３０ａが例えば８ビットのデータ列から表現される場合、照合成立結果は「０１１００００」のビット列で表現し、照合不成立結果は例えば「０１１１１１００」のビット列で表現するとよい。

ここで、ＩＤ照合（スマート照合）が成立していれば、照合ＥＣＵ４のメモリ９には、第１照合結果３０ａとして照合成立結果が書き込まれる。これにより、例えば車内の第１電子キー２ａとのスマート照合である車内スマート照合が成立したとき、エンジン７が一度停止された後、エンジン始動操作が行われた場合は、メモリ９の第１照合結果３０ａを参照することにより、直ちにエンジン７が始動に切り替わる。

図３に、車両１を第三者等に貸し出すにあたり、サブキーの位置付けの第２電子キー２ｂを第三者に貸与する例を想定する。なお、車両１を第三者に貸与するときには、車両１を専用の「操作制限作動モード」に切り替えておく。車両操作制限モードは、車両１の使用が制限された状態であり、例えばエンジン７の始動回数や、車両１の走行距離、車両１の使用時間に限りがある状態をいう。また、車両操作制限モードへの車両１の切り替え方は、例えば車両１に配設されたスイッチ類を操作したり、電子キー２（第１電子キー２ａ、第２電子キー２ｂのどちらでも可）から遠隔操作したりするなど、種々の態様が採用可能である。以上のような態様の操作が実施されたとき、照合ＥＣＵ４は、第２電子キー２ｂを使用する状況下に入るトリガＳｔｒを入力し、このトリガＳｔｒを基に、車両１の作動モードを操作制限作動モードに切り替える。

また、この場合も、照合ＥＣＵ４のメモリ９と第２電子キー２ｂのメモリ２６に、同じキー情報１０，２７が書き込み保存されているとする。すなわち、第２電子キー２ｂを車両１に登録する過程で、照合ＥＣＵ４に第２キー情報１０ｂが登録され、これと同じ情報群からなる第２キー情報２７ｂが第２電子キー２ｂに登録されている。

第２電子キー２ｂが室外送信機１８又は室内送信機１９の通信エリアに入ると、照合ＥＣＵ４及び第２電子キー２ｂの間でＩＤ照合（スマート照合）が開始される。ここでは、例えば第２キー情報１０ｂ，２７ｂの電子キーＩＤの正否を確認する電子キーＩＤ照合と、第２キー情報１０ｂ，２７ｂの暗号鍵を用いたチャレンジレスポンス認証が実行される。電子キーＩＤ照合及びチャンレンジレスポンス認証の両方が成立すると、スマート照合が成立とされ、これらの少なくとも一方が成立しないと、スマート照合を不成立とする。

ＩＤ照合（スマート照合）が完了すると、情報書込部３１は、車両１の「操作制限作動モード」下において第２電子キー２ｂとの間で行われたＩＤ照合（スマート照合）の結果として、第２照合結果３０ｂを照合ＥＣＵ４のメモリ９に書き込む。このとき、情報書込部３１は、照合成立／不成立をメモリ９に保持するにあたり、第１電子キー２ａのときとは異なる情報（データ列）で第２照合結果３０ｂをメモリ９に書き込む。具体的には、ＩＤ照合が成立するとき、照合成立結果の第２照合結果３０ｂとして、例えば「１００１１１１１」のビット列を書き込み、ＩＤ照合が成立しないとき、照合不成立結果の第２照合結果３０ｂとして、例えば「０１０１０１０１」のビット列を書き込む。

ところで、第２電子キー２ｂを借りた第三者が、照合ＥＣＵ４から照合成立の第２照合結果３０ｂを不正に読み出して取得し、後日、車両１の盗難を試みることも想定される。しかし、通常作動モードに入っている車両１に対し、操作制限作動モード時に抜き取った第２照合結果３０ｂを第１照合結果３０ａの代わりにしようとしても、第１照合結果３０ａが成立とならない。すなわち、照合ＥＣＵ４の判断としてＩＤ照合（スマート照合）を成立と認識させずに済む。よって、車両盗難に対するセキュリティ性を確保することが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）ＩＤ照合（スマート照合）の照合結果３０を照合ＥＣＵ４のメモリ９に書き込むにあたり、照合時に使用したそれぞれの電子キー２（第１電子キー２ａ、第２電子キー２ｂ）に応じた書き込み内容がメモリ９に書き込まれる。これにより、例えばサブキー位置付けの第２電子キー２ｂを第三者に貸与したとき、照合結果３０を不正に読み取られたとしても、正規ユーザがマスターキー位置付けの第１電子キー２ａを使用する状況下においては、読み取った照合結果３０を適用することができない。よって、車両１の不正使用に対するセキュリティ性を確保することができる。

（２）情報書込部３１は、第１電子キー２ａ及び第２電子キー２ｂのそれぞれに応じた照合結果３０をメモリ９に書き込む。よって、第１電子キー２ａ及び第２電子キー２ｂを使い分けることにより、車両１の不正使用に対するセキュリティ性を確保することができる。

（３）照合ＥＣＵ４は、複数の作動モード（本例は通常作動モード、操作制限作動モード）に設定可能であり、いま設定下にある作動モードに基づく照合結果３０のみ受け付ける。よって、いま設定下にある作動モードに応じた適切な照合結果３０のみ受け付けることができる。

（４）照合ＥＣＵ４は、第２電子キー２ｂが使用される状況下に入ることを認識できるトリガＳｔｒを入力すると、第２電子キー２ｂが使用可能な専用の操作制限作動モードに移行する。これにより、第２電子キー２ｂを第三者に貸与するときには、照合ＥＣＵ４の作動モードを、第２電子キー２ｂが使用可能な専用のモードに移行しておくようにするので、通常時との切り分けが可能となる。よって、照合結果３０の書き込みを電子キー２に応じて変えるにあたり、これを確実に行うのに有利となる。

（５）通信マスタ１４は車両１に設けられ、電子キー２は車両用のキーである。また、ＩＤ照合が成立したときは、車両１のエンジン７の始動が許可されるとともに、そのときに使用された電子キー２に応じた照合結果３０がメモリ９に書き込まれる。よって、エンジン７を始動操作するとき、必要とする正しい照合結果３０がメモリ９に書き込まれていないとエンジン７が始動しないので、車両盗難を防止するのに一層有利となる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第１電子キー２ａと第２電子キー２ｂは、互いに別々のキーであることに限らず、同じキーとしてもよい。

・第２電子キー２ｂ（バレーキー）は、例えばスマートキー（登録商標）からエマージェンシー用のメカニカルキーを取り外したキーでもよい。バレーキーは、車内に常時配備されたキーでもよい。

・第２電子キー２ｂが車両１（キー保管部）にセットされていて、第２電子キー２ｂがキー保管部から取り外されると、車両１が自動で操作制限作動モードに切り替わる構成としてもよい。

・照合結果３０をメモリ９に保持しておく期間は、種々の態様に設定可能である。
・照合結果３０は、例えばどの電子キー２で照合がＯＫ又はＮＧとなったかの結果としてもよい。すなわち、電子キー２に関する情報を照合結果３０に含ませてもよい。こうすれば、車両１の作動モードを切り替えずに済む。

・照合結果３０は、ＩＤ照合の成立／不成立を示す情報に限らず、ＩＤ照合の結果に関するものであれば種々の内容に変更可能である。
・照合結果３０は、使用する電子キー２に応じて、書き込みのフォーマット自体を異ならせてもよい。

・照合ＥＣＵ４がとる作動モードは、通常作動モードや操作制限作動モードに限定されず、他のモードも採用可能である。また、作動モードも２種類に限らず、３種類以上設定してもよい。

・電子キーシステム３は、キー操作フリーシステムやイモビライザーシステムに限定されず、他の通信形式を用いたシステムに変更してもよい。例としては、例えばＮＦＣ（Near Field Communication）などの近距離無線通信システムがある。

・電子キーシステム３で使用する通信形式や電波周波数は、種々の態様に変更可能である。
・電子キー２の本数は、２本に限らず、３本以上としてもよい。

・電子キー２は、例えば高機能携帯電話等の他の端末に変更してもよい。
・通信マスタ１４は、照合ＥＣＵ４以外の他のコントローラに変更可能である。
・車両１は、エンジン車に限定されず、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、電気自動車、燃料電池車のいずれでもよい。

・キー操作対象１５は、車両１に限らず、他の機器や装置に変更してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（イ）前記電子キーシステムにおいて、前記通信マスタは、自身が通常作動モードに入っているとき、前記第１電子キーに基づく照合結果のみ受け付ける。この構成によれば、処理を精度よく行うのに有利となる。

（ロ）前記電子キーシステムにおいて、照合結果は、ＩＤ照合が成立したか又は不成立であるかを示すデータ群からなる。この構成によれば、照合結果の書き込み内容が簡素で済む。

１…キー操作対象の一例である車両、２…電子キー、２ａ…第１電子キー、２ｂ…第２電子キー、３…電子キーシステム、４…通信マスタの一例である照合ＥＣＵ、７…エンジン、９…メモリ、１４…通信マスタ、１５…キー操作対象、３０…照合結果、３０ａ…第１照合結果、３０ｂ…第２照合結果、３１…情報書込部、Ｓｔｒ…トリガ。

Claims (5)

1. 通信マスタと電子キーとの間で無線によるＩＤ照合を行い、当該ＩＤ照合の照合結果を通信マスタに書き込んで保持しつつ、該ＩＤ照合が成立すれば、前記通信マスタが設けられたキー操作対象の作動が許可又は実行される電子キーシステムにおいて、
   前記電子キーは複数あり、前記通信マスタのメモリに書き込まれる前記照合結果を、使用する電子キーのそれぞれに応じて異なった書き込み内容にする情報書込部を備えた
   ことを特徴とする電子キーシステム。
   
2. 前記電子キーには、当該電子キー及び通信マスタとの間のＩＤ照合の成立下において前記キー操作対象の操作が全て許可された第１電子キーと、前記電子キー及び通信マスタとの間のＩＤ照合が成立していても前記キー操作対象の操作が制限された第２電子キーとがあり、
   前記情報書込部は、前記第１電子キー及び第２電子キーのそれぞれに応じた照合結果を前記メモリに書き込む
   請求項１に記載の電子キーシステム。
3. 前記通信マスタは、複数の作動モードに設定可能であり、いま設定下にある作動モードに基づく前記照合結果のみ受け付ける
   請求項１又は２に記載の電子キーシステム。
4. 前記通信マスタは、前記電子キーとしての第２電子キーが使用される状態下に入ることを認識できるトリガを入力すると、当該第２電子キーが使用可能な専用の操作制限作動モードに移行する
   請求項２又は３に記載の電子キーシステム。
5. 前記通信マスタは、車両に設けられ、
   前記電子キーは、車両用のキーであり、
   前記ＩＤ照合が成立したときは、前記車両のエンジンの始動が許可されるとともに、そのときに使用された前記電子キーに応じた照合結果が前記メモリに書き込まれる
   請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の電子キーシステム。

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